Cargas vivas: concepto, características, ejemplos
Las cargas vivas que actúan sobre una construcción son aquellas de carácter temporal y que también cambian en magnitud y ubicación. Se originan según el uso que se le da a la estructura e incluyen a las personas que van y vienen, los automóviles, los ascensores, maquinarias de todo tipo, mobiliario y hasta eventos naturales como el empuje de aguas y tierras, entre otros.
En ingeniería civil y construcción, se denomina “carga” al conjunto de fuerzas que actúan sobre una determinada estructura. Se especifican en unidades de fuerza, como por ejemplo kilogramo-fuerza (kg), newton (N) o las libras-fuerza (lb), pero es más frecuente expresarlas en términos de fuerza por unidad de longitud o de superficie: kg/m, kg/m2.
En este último caso se emplean para estructuras extensas como losas, mientras que las unidades de fuerza/longitud son preferibles cuando el largo es la magnitud más relevante, tal es el caso de los pasamanos.
Índice del artículo
- 1 Concepto de carga viva
- 2 Características de las cargas vivas
- 3 ¿Cómo calcular las cargas vivas?
- 4 Valores mínimos de las cargas vivas
- 5 Referencias
El concepto de carga viva queda claro cuando pensamos en la cantidad de personas que circulan por un gran centro comercial y la comparamos con las que circulan por un edificio residencial de pocos pisos.
Se espera que el centro comercial reciba muchas más personas que un edificio residencial, por lo que su carga viva es mayor.
Este es uno de los principales factores que los constructores deben tener en cuenta, ya que todos los que se encuentren en el interior de la estructura deben estar a salvo.
Por eso a la hora de diseñar la construcción, los ingenieros consideran estos eventos y estiman así la carga que debe resistir el edificio. Las cargas son las fuerzas que recibe la estructura, en consecuencia, los constructores seleccionan el tipo de construcción y los materiales más apropiados para llevarla a cabo.
La carga que producen las personas, los vehículos y demás, se debe a su peso, ya que el campo gravitatorio terrestre ejerce su influencia sobre todos los objetos cercanos a su superficie y se traduce en una fuerza dirigida verticalmente hacia abajo.
-Surgen a partir del uso de la edificación.
-No tienen carácter permanente.
-Se originan en las personas, quienes están en constante movimiento, y en los objetos.
-Puede cambiarse su ubicación.
-Su magnitud es variable, llegando incluso a anularse.
-No incluyen las cargas ambientales, es decir, las que se deben al viento y el clima.
Para facilitar los cálculos, muchos códigos de construcción consideran que las cargas vivas se dividen en:
-Uniformes.
-Concentradas.
Los pisos de los edificios están sujetos a cargas uniformes, especificadas en kilogramos por metro cuadrado u otra unidad apropiada de fuerza por metro cuadrado. En la siguiente sección se encuentran ejemplos numéricos de las más frecuentes.
En cambio las cargas concentradas son, por ejemplo, los automóviles u otra clase de maquinarias. Las cargas vivas uniformes y concentradas se encuentran en construcciones tales como estacionamientos.
Los constructores desconocen la cantidad exacta de personas que irán un determinado día a un centro comercial, entonces utilizan métodos estadísticos para estimar cuántas circulan como máximo en un día ajetreado, digamos justo antes de Navidad.
También juzgan que ocurra una sobrecarga repentina, porque la probabilidad de que suceda, aun si es pequeña, debe ser tomada en cuenta. Esto da un margen de protección.
Existen códigos de construcción en cada país, que señalan las cargas vivas mínimas para una determinada estructura, según el uso al que se destine. Estos valores se determinan mediante estudios estadísticos llevados a cabo sobre estructuras ya existentes.
Por seguridad, los ingenieros comprueban que la estructura soporta cargas mayores que el mínimo, pues existen otras cargas que pueden actuar de forma imprevista, ocasionadas por factores tales como la acción de la naturaleza, por ejemplo.
Una vez que se consideran todas las cargas, incluyendo las cargas muertas o permanentes, las cargas vivas y las cargas debidas a otros factores, como el viento, la nieve y el empuje de aguas y tierras, el ingeniero emplea un software para establecer los parámetros del diseño.
En algunas estructuras se permite una reducción de las cargas vivas mínimas, con tal de que la superficie sea grande. Esto se debe a que es poco probable que la carga viva estimada ocurra simultáneamente en toda la edificación.
Durante la edificación de una obra es necesario considerar también las cargas vivas, las cuales incluyen las maquinarias, tales como las grúas, los materiales de la construcción, las herramientas y el personal que labora.
Como hemos dicho, la estimación de la carga viva depende de la finalidad de la construcción. Además en una misma edificación, la carga viva puede variar según el ambiente. Por ejemplo, en un edificio de oficinas, es de esperar que la carga viva sea mayor en las áreas comunes que una determinada estancia.
Existen tablas con las cargas vivas más frecuentes y sus valores mínimos. Los ejemplos mencionados a continuación permiten que el lector se haga una idea de las fuerzas por unidad de área que se manejan en cada caso:
En general, la carga viva que se maneja en residencias particulares es, en promedio, de 180 kg/m2 o 1.92 kN/ m2. Los hoteles tienen cargas un poco mayores de hasta 200 kg/m2 (1.96 kN/m2).
Pasillos y áreas comunes tienen cargas aún mayores: 4.79 kN/m2.
Las cargas son semejantes a las de los hoteles: 200 kg/m2 (1.96 kN/m2), pero los pasillos por encima de la planta baja llevan cargas de de 3.83 kN/m2 (391 kg/m2).
Están sometidos a mayores cargas que las estructuras anteriores, ya que se estiman en 5 kN/m2 (510 kg/m2).
Las habitaciones se calculan al igual que los hoteles: hasta 200 kg/m2 (1.96 kN/m2), pero la carga viva mínima en los quirófanos es el doble: 400 kg/m2 (3.92 kN/m2).
En este caso se diseñan para resistir 0.75 kN por cada metro lineal.
Las gradas deben construirse para soportar 400 kg/m2 (3.92 kN/m2), mientras que las escaleras soportan 5 kN/m2 (510 kg/m2).
Los estacionamientos para automóviles también llevan 5 kN/m2 (510 kg/m2) como carga viva estimada.
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